Поатомное перемещение и растягивание в физическом движке
| Архив Проекта | |
|
Пожалуйста, не редактируйте эту страницу! |
Проблематика
Из статьи, о которой подробнее можно прочитать тут Анализ статьи: Исследование стратегий для моделирования путей сворачивания рибонуклеиновой кислоты.
|
Основная же проблема связана с конструированием водородной связи a44 - u20. Дело в том, что наличие связей a44 - u15, и главное, связей спиралей c14-g22, c13-g23, c40-g47, c39-g48, так сильно ограничивает возможность вращения нуклеотидов между нуклеотидами u20 и a44, что невозможно занять требуемые положения никакими возможными последовательными поворотами. В реальности же рибозим имеет требуемую свободу вращения, даже при фиксировании описанных водородных связей. Поэтому проблема состоит в том, что используется упрощенное моделирование, аналогичное применяемому в работе [2] и в целом в программном обеспечении проекта rosseta@home. Дело в том, что при таком моделировании РНК представляется как дерево с множеством ветвей. И когда осуществляется один поворот, например в 21 нуклеотиде, то неподвижными остаются только нуклеотиды от 1 до 20, а все нуклеотиды после 22-го изменяют свое положение в соответствии с поворотом. Если же при этом требуется сохранить уже образованные водородные связи c14-g22, c13-g23, c40-g47, c39-g48, то это становится невозможным. Это следствие того, что эти водородные связи находятся после 21-го нуклеотида, и соответственно, в моделировании они рвутся. Это является фундаментальной проблемой при моделировании сворачивания белков и РНК и является основной причиной, почему невозможно качественно смоделировать многоспиральные цепи белков или РНК. Решение этой проблемы может быть получено при умении фиксировать во время поворотов два нуклеотида с разных сторон, чтобы изменение цепи происходило только в запланированном фрагменте. Добиться такого моделирования позволит применение программного обеспечения так называемых «физических движков» (physics engine), применяемых часто в компьютерных играх, но также и при различного рода моделировании. Можно отметить следующие реализации таких «физических движков»: коммерческий Digital Molecular Matter, используется при создании компьютерной анимации для кинофильмов; свободно распространяемый с открытым исходным кодом Tokamak Game Physics SDK. В них можно задать параметры цепи РНК, создав соединения (joints) между атомами, ограничивая свободу вращения согласно известным данным. При симуляции «физический движок» способен рассчитать столкновения, движение по инерции, позволяет визуализировать процесс. Но главное, он позволит выполнить поворот в заданном месте, при условии, что определенный нуклеотид в цепи зафиксирован. Соответственно, будут рассчитаны прочие повороты углов в разрешенной зоне, избегая разрыва цепи.
|
|
Как осуществляется растягивание в физическом движке ?
Вначале использовался Tokamak physics engine, но в данной задаче важна точность моделирования и управление столкновениями. Поэтому принято решение использовать Newton Game Dynamics.
Физические движки не дают возможности качественно промоделировать данную проблематику. Это направление признано нецелесообразным.